[发明专利]一种可多角度锁定的铰链装置

说明书

技术领域

铰链是用来连接两个固体并允许两者之间相互转动的机械装置，其应用十分广泛。但简单的铰链本身不能在某些要求的特定角度进行锁定，所以铰链经常和锁定装置配合使用，或者直接将铰链和锁定装置集成在一起以方便应用。本发明即是这样一种带锁定装置的铰链装置。

背景技术

迄今为止，铰链已经发展出许多复杂的结构，可以适应各式各样的应用。单就其锁定方式而言，就有机械式、液压式、电磁式等类型，其中应用最多的是机械式锁定。

机械式锁定大体可分为动力锁定、自锁锁定、约束锁定等类型。

动力锁定是指调节铰链角度的动力源（如电动机、气缸、油缸、油马达等）直接将铰链定位到需要的角度，其优点是便于实现自动控制，且理论上可以在有效工作区域中的任意角度定位，但与自锁锁定和约束锁定比起来成本相对较高，而且往往还需要其它锁定装置配合才能保证可靠锁定。

自锁锁定是指利用螺杆传动、蜗轮蜗杆机构等具有自锁特性的传动机构来调节铰链角度，理论上也可以在有效工作区域内的任意角度实现锁定，而且由于机构的自锁特性，其锁定是可靠的，主要问题在于需要在较大范围内快速调整角度时不够方便，而且结构也比约束锁定复杂。

约束锁定是指通过在特定位置对铰链中的构件施加约束来限制其相对运动从而实现对铰链角度的锁定。具体来讲有卡扣式、插销-孔式、凸块-槽式等多种类型，比如控制家庭窗户开启角度时就常采用插销-孔式，在连杆上打若干孔，使固定于窗台上的插销套入连杆上的某个孔中即实现某个位置的锁定。通过机构死点位置来锁定铰链角度也可归于此类。该类锁定装置的共同特点是结构简单、操作方便、锁定可靠，但一般只能在少数位置（铰链角度）实现锁定。比如靠死点位置实现锁定的沙发铰链，一般只能实现三个角度位置的锁定。而卡扣式、插销-孔式、凸块-槽式等，由于构件强度、结构组成、零件制造工艺等因素的限制，一般也只能实现少数角度位置的锁定。

本发明属于约束锁定方式，但除了结构简单、操作方便、锁定可靠的优点之外，还能够实现多个角度位置的锁定，且可以在大范围内快速方便的调整角度。

发明内容

本发明为一种可多角度锁定的铰链装置，由铰链本体和锁定装置两部分组成，如图1、图2所示。其特征在于：有一个由铰链臂1、连杆2、滑块3、铰链臂4组成的曲柄滑块机构作为铰链本体，另有一个由带齿卡条5、带齿卡条6、卡条支架7、按钮8、弹簧9组成的锁定装置，其中卡条5固定安装在滑块3上，卡条6通过卡条支架7固定安装在按钮8上，而按钮8则安装在铰链臂4上并与铰链臂4之间组成移动副联接，且该移动副的运动方向与滑块3的运动方向垂直。

其工作原理描述如下:

先按下按钮8，弹簧9被压缩，卡条6与卡条5之间脱离啮合状态，此时可以快速方便的在大范围内调整铰链角度到需要的位置，然后放开按钮8，弹簧9复位，卡条6与卡条5进入啮合位置实现角度锁定。

由于该结构无法在任意位置实现角度锁定，所以在锁定过程中可能需要微调一下铰链角度。但由于锁定时卡条上有多对齿同时进入啮合，每一对齿上的啮合力并不很大，所以即便是这些齿做得非常细也能保证足够的强度（必要时还可增加卡条厚度），在180度范围内甚至不难实现200个以上的锁定位置，也就是说相当于锁定精度1度的条件下可以实现任意角度锁定，这对于许多需要人工调整角度的应用来所完全足够了。

按钮8如图1、图2的方式安装时，其运动方向与曲柄滑块机构所在的平面垂直。但按钮8也可以在曲柄滑块机构所在平面内按垂直于铰链臂4的方向安装，此时按钮8的运动方向与曲柄滑块机构所在的平面平行或重合。

该发明的核心部分之一是一对带齿卡条5和6，正是通过它们相互啮合提供的约束来限制滑块3和铰链臂4之间的相对运动，从而实现对铰链角度的锁定。

根据不同的应用要求，卡条5和6可以由金属片冲压成形、由塑料注塑成形、也可以用金属压铸成形。这种齿状结构具有较好的制造工艺性，即使很细的齿也能够方便的加工制造出来。

附图说明

图1是整体结构图，其中1、4是铰链的两个转动臂，2是连杆，3是滑块，5、6是一对带齿卡条，7是卡条支架，8是操纵按钮，9是复位弹簧。

图2是锁定装置的操纵部分结构图，其中2是连杆，3是滑块，4是铰链臂，6是带齿卡条，7是卡条支架，8是按钮，9是复位弹簧。

具体实施方式

具体实施时，将铰链的两个转动臂1和4分别安装在铰链连接的两个物体上即可。